摘要
花样喷泉是近年来出现的一种园林建筑与花样观赏相结合的一种产物。得益于可编程控制器（Programmable Logic Controller,简称PLC）在我国的迅速发展，使得对花样喷泉的控制要求也越来越高，这样使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。
使用PLC控制花样喷泉，具有运行可靠，使用方便，控制程序设计简单等优点。
系列PLC 我们结合任务设计书的要求，以4环音乐花样喷泉为研究对象，采用三菱FX
2N
控制器做为花样音乐喷泉的控制器。对花样喷水池的控制系统的总体功能进行了分析，阐述了可编程控制器的组成和工作原理。并且提出喷水池的硬件的各种组成模块和详细的硬件模块设计方案，以及软件的设计和程序的编写，我们力求改善了喷泉系统的控制品质，以达到实时控制的要求，希望音乐喷泉能够得到新的发展。
关键词：可编程控制器（PLC）；花样喷泉；控制系统
Abstract
Pattern fountain is a landscape architecture in recent years combined with the pattern ornamental product. Thanks to the programmable controller (Programmable Logic Controller, PLC) in China's rapid development, control requirements have become more sophisticated pattern fountain, this allows more and more control part of the programmable controller.
Using PLC control pattern fountain, with the advantages of reliable operation, the use of reliable operation, simple design control procedures. In this paper, the task design document, than 4 ring music pattern fountain as the research object, Mitsubishi FX2N series PLC controller as the controller of the pattern musical fountain. The overall function of the pattern fountain control system analysis of the composition and working principle of the programmable controller. And made the fountain hardware building blocks and the hardware module design, the design of improved the fountain system control quality, in order to achieve real-time control requirements.
Keyword: Programmable Logic Controller Plc; Pattern fountain; Control system
目录
摘要 ................................................................................. I Abstract............................................................................ II 第1章绪论...................................................................... - 1 -
1.1 喷泉的发展............................................................... - 1 -
1.1.1 喷泉在我国的发展................................................... - 1 -
1.1.2 喷泉的应用状况..................................................... - 2 -
1.1.3 现代喷泉中遇到的问题............................................... - 2 -
1.2 喷泉的种类............................................................... - 2 -
1.3 喷泉中的一些新技术....................................................... - 3 -
1.4 设计的主要研究内容和安排................................................. - 3 -
1.5 本章小结................................................................. - 3 - 第2章系统控制方案的确定........................................................ - 4 -
2.1 主控制器方案分析及选择................................................... - 4 -
2.2 喷泉控制方案的分析及选择................................................. - 5 -
2.3 喷泉的控制要求........................................................... - 6 -
2.4 本章小结................................................................. - 9 - 第3章花样喷泉的硬件设计....................................................... - 10 -
3.1 硬件的选择.............................................................. - 10 -
3.1.1 PLC的概述......................................................... - 10 -
3.1.2 PLC的选择方案 .................................................... - 10 -
3.1.3 水泵的选择方案.................................................... - 12 -
3.1.4 喷头的选择........................................................ - 12 -
3.1.5 电机与变频器的选择................................................ - 15 -
3.1.6 电磁阀的选择...................................................... - 16 -
3.1.7 接触器和固态继电器的选择........................................... - 16 -
3.2 控制面板的设计.......................................................... - 17 -
3.3 本章小结................................................................ - 17 - 第4章花样喷泉系统的软件设计 .................................................. - 18 -
4.1 花样喷泉的PLC控制流程图................................................ - 18 -
4.2 I/O模块的选择 .......................................................... - 19 -
4.2.1 PLC I/O分配简介 .................................................. - 19 -
4.2.2 开关量输出模块的选择.............................................. - 20 -
4.2.3 模拟量I/O模块的选择.............................................. - 20 -
4.2.4 特殊功能模板的选择................................................ - 20 -
4.3 系统I/O的分配表........................................................ - 20 -
4.4 PLC的外部接线图 ........................................................ - 21 -
4.5 音乐控制部分............................................................ - 22 -
4.6 编程软件的使用.......................................................... - 23 -
4.7 系统的主程序设计........................................................ - 25 -
4.7.1 启动和停止的设计................................................... - 25 -
4.7.2 花样喷泉控制的的设计.............................................. - 25 -
4.8 系统程序的可行性........................................................ - 26 -
4.9 本章小结................................................................ - 26 - 第5章系统的仿真与调试 ........................................................ - 27 -
5.1 仿真软件的选择.......................................................... - 27 -
5.2 系统的调试.............................................................. - 28 - 第6章总结..................................................................... - 31 - 参考文献........................................................................ - 32 - 致谢............................................................................ - 34 - 附录 A.......................................................................... - 35 - 附录 B.......................................................................... - 38 - 附录 C.......................................................................... - 39 - 附录D........................................................................... - 40 -
绪论
第1章绪论
1.1 喷泉的发展
1.1.1 喷泉在我国的发展
我国在二十世纪八十年代初，喷泉只是做为一个技术细节被建筑师运用于排水和园林造景设计，从设计到产品制作，当时并没有相对规模化的工程安装。只是在游乐园、公园等一些公共建筑中能看到些中、小喷泉，产品的水平也是简单、粗放的。但是进入二十世纪八十年代之后，随着祖国整体经济的恢复和发展，在人民生活水平得到提高的情况下，一部分城市的园林主管部门以及城市的建设部门将喷泉考虑到园林景区的改造和城市的规划中，但是我们对于喷泉又有了新的要求，这些要求大多数来自于环境的美化和我们对于文化氛围的营造，一些水利设计院、建筑单位、园林规划单位、和许多研究所以及大专院校，在给排水、机电控制、土建结构等以前所传统拥有的技术得到了融合之后，并且由于当时单片机的运用，单片机也出现在喷泉的设计中来，通过直流电机调速以及电磁阀来实现变量控制，良好的社会反映和社会效益给予了那些喷泉水景设计师们很大的鼓励。在这个时期，从事专业设计和生产的一些加工厂和公司开始步入了建设和发展，这为之后喷泉的专业发展打下了良好的基础，提供了强有力的力量。
进入了二十世纪九十年代，迅速的发展的社会主义市场经济，使得全国城市建设速度加快，人们对于文化生活的质量以及环境审美意识得到了进一步的提升。喷泉的迅速发展响应了市场对于喷泉的强大需要，这时候的喷泉不光出现在公园里面、也不在是园林和市场中心设计的专利，在人们的各个社会活动场所都得到了延生。众多从事专业喷泉设计和生产的公司以及工厂开始出现，如同雨后春笋般的迅速发展。从事喷泉设计的专业技术人员把他们所学到信息技术以及计算机技术应用到喷泉之中，同时电、火、光、雾、声音、音乐、激光特效、水幕电影也被运用到喷泉的设计中来，这使喷泉的发展得到了一个新的发展，得到了更广阔的的运用，喷泉行业也在此期间得到了迅速的发展。水景喷泉专业委员会于2001年由中国给水排水设备分会和中国建筑结构协会共同成立，行业组织为所有的专业生产厂家以及公司和那些城市园林的主管部门和设计院所提供最大的帮助。一些大学和中专的园林专业或者建筑系也开设了水景、喷泉相关的专业课程，这为喷泉行业的之后的蓬勃发展打下了结实的知识储备。
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喷泉行业的发展也进入到一个新的阶段。
1.1.2 喷泉的应用状况
随着城市化的加速发展，花样喷泉在我们身边已经随处可见，比如在广场、大厦、小区等。花样喷泉是一种人造的小气候，在炎热的夏天可以起到降温和增湿的作用；也能让水体充氧，有利于水体提高增强自净能力，这样可以防止水体黑臭。人们经常看见喷泉按照一定的规律喷水，景色迷人；花样喷泉运行的灵活性是评价花样喷泉优劣的关键，而这与花样喷泉的控制系统密切相关。花样喷泉可以根据自己的设计，设计出各种不同的花样，也可以加上灯光、音乐，给人一种很不错的视觉和听觉的享受。传统的喷泉所采用的控制系统一般是由单片机组成的，通过控制潜水泵，让其进行间歇工作，从而完成各式不同花样的喷水形态，可是这种控制系统也存在着缺点，由于采用额定是可控硅做功率开关元件，所以过电流能力差，长时间的运行是不被允许的，需要配置较多的保护电路；程序的增减、修改和运行监视不灵活；抗干扰能力差；功率因数较低等。为了有效解决上述问题，确保控制系统的正常运行，我们可以采用PLC 控制。PLC具有体积小、功能强、可靠性高等优点，且具有较大的灵活性和可扩展性的特点，通过改变喷泉的控制程序或者改变方式选择开关，就可以改变花样喷泉的喷水规律，从而变换出各种各样，可以适应不同季节、不同场合的喷水要求。
1.1.3 现代喷泉中遇到的问题
在现在喷泉大势发展的今天，我们不能忽视其中产生的问题，只有直面问题，才能想办法去解决，这样才能得以更长久、更好的发展：
（1）方案设计的局限性，使很多喷泉不能得以长久使用。
（2）在细节设计中，未能做到完美，使得很多喷泉缺少部分功能。
（3）质量的参差不齐，使得很多厂商和公司的信誉也受到了影响，影响了喷泉的长期发展。
（4）节能、节水和环保还需要优化，所有的设计建设必须考虑到这些方面影响。
1.2 喷泉的种类
喷泉大概有两种，一种是因地制宜，根据场地结构设计出来的喷泉，第二种是完全根据人工意愿制造人工的喷泉。第一种是天然水景制造而成的，比如瀑布、水帘、壁泉、涌泉、管流、雾泉、溪流、跌水、水涛、漩涡等。第二种现在则广泛应用与建筑领域，发展速度快，总类也变得更加的繁多，比如程控喷泉、旱地喷泉、光亮喷泉、
绪论
跑动喷泉、趣味喷泉、激光水幕喷泉、超高喷泉等。
1.3 喷泉中的一些新技术
在设计中，我们希望能将花样喷泉和灯光效果，以及音乐播放联系在一起，组成一体的花样音乐喷泉，播放音乐时，水柱会随音乐的不同而呈现不同的变化，形成极佳的观赏性和视觉享受。
1.4 设计的主要研究内容和安排
我们根据实际生活中遇到的问题和情况，以花样喷泉做为我们的研究课题，结合大量的资料以及文献，研究花样喷泉的控制问题，设计出一套可行性高的、完整的花样喷泉控制系统。
我们的研究内容主要是设计出根据PLC控制的花样喷泉系统，为喷泉提供多种的花样设计，做成美观的花样喷泉。本文同时针对花样喷泉出现的很多问题做出了一系列研究：喷泉控制系统的组成；花样喷泉的控制任务和要求；花样喷泉的硬件配置和软件设计，并且通过仿真软件进行模拟。
1.5 本章小结
在该章节中，我们主要讲述了喷泉的国内外发展，以及喷泉的应用现状，同时针对现代的喷泉，指出一些其中存在的问题，我们也提出了关于喷泉设计中一些新的技术，也为我们之后的论文写作阐述了我们的研究内容和我们的安排。
系统控制方案的确定
第2章系统控制方案的确定
2.1 主控制器方案分析及选择
对于主控制器方案，我们提出如下几个方案：
方案1：利用单片机控制花样喷泉
单片机的特点是控制性能好，可靠性高，同时具有体积小，价格低廉，便于产品化等。正是由于这些特点，单片机近年来在智能仪器、机电一体化产品、实时控制家用电器等多个领域都获得了极其广泛的应用。
花样喷泉的原理是利用控制器控制水泵的喷泉的喷水方式。单片机的成本较低，所以一般适合运用于控制小型的花样喷泉，单片机通知控制步进电机来控制电磁阀，从而实现对喷头流量的控制，使喷泉水姿、灯光色彩产生变化。但如果采用单片机的控制方案，是以可控硅做为功率开关元件，由于可控硅承受过电压、过电流的能力较差，所以不能长时间运行，这是单片机控制方案的最大弊端。
方案2：使用三菱FX
2N
PLC控制花样喷泉
20世纪60年代中期以来，PLC在电力、冶金、化工等刚也发挥了重大作用。尤其实在进20年来计算机和信息技术的飞速发展，不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格，使得PLC、通讯联网技术、过程控制软件都获得了长足的发展，也使PLC得到了更广泛的应用。
PLC的优点很多，比如：简单易学的编程方法；功能强、性价比高；硬件配套齐全、用户使用方便、适应性强；可靠性高、抗干扰能力强；系统的设计、安装、调试工作量少；维修工作量低、维修方便；体积小、能耗低等优点。而且PLC在各个工业部门的应用范围都得到了扩展。
在这次设计中，在三菱FX
2N 系列采用PLC作为系统的主控器。三菱FX
2N
系列PLC
具有小型、高速、高性能和方便等特点，相当于所有最高等级的FX系列超小型程序装置。不光可以进行输入输出16–25点的独立使用,也可以应用在许多基本的组件之间的连接，模拟控制,位置控制和其他广泛的特殊用途,是一个足以满足不同的需要的PLC。固定和灵活的系统配置也得到了我们的青睐。我们将连续扩展单元或者扩展模块连接到基本单元中，这样就能实现16到256的灵活多变的输入输出组合。选择性强大，品种的齐全，16/32/48/64/80/128点的主机也为我们提供了很多的选择，而扩展板块最小甚至可以支持8点的扩展。我们可以根据我们自己对于电源和输出形式的需要去选择。高性能的程序容量也让人很是安心，800步RAM内置于其中，不光可以使用存储
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盒，而且可以输出注释，16K步也是他的最大可能的扩充。
PLC控制电磁阀，从而达到对喷泉流量根据课题的设计要求，我们利用三菱FX
2N
的控制，产生各种不同花样的喷泉。
2.2 喷泉控制方案的分析及选择
根据设计要求，我设计出如下图2-1 的喷泉模型：
图 2-1 花样喷泉布局示意图
采用PLC对喷泉进行控制，在花样喷泉时序确定的前提下，我们可以通过改变时序或者控制开关来实现控制方式的改变，这样可以达到呈现各种不同喷水状态的要求。如图 1 ，其中1为外环形状喷水管，2为次外环形状喷水管，3为内环喷水管，4为中心喷水管。在本次设计中，喷泉控制阀选用电磁阀，考虑到电磁阀的驱动，以及同时驱动的个数和环保等问题，我们选用小功率电磁阀。根据电磁阀的选用要求，我们可以确定PLC的输出功率为小功率，I / O 个数应该小于15个，在综合喷泉的工作性质，PLC 对环境湿度的要求比较高，最后我们综上，选择三菱FX
系列PLC做为控制。
2N
在设计中，我们对花样喷泉进行优化，加入了音乐的元素，将花样喷泉与音乐相结合，做成音乐花样喷泉。音乐喷泉的原理是利用从电脑声卡中采集出来的音乐信号，一路由音响设备直接播放；一路把从音响设备扬声器两端取得的电流信号，送入三菱系列PLC模拟模块进行A／D转换，PLC可以利用限幅和滤波等处理方式将我们转换过
FX
2N
来的数字量进行分析，之后模拟量模块中的D/A输出口就可以进行D/A转换，0-10V的直
系统控制方案的确定
流电压信号就是被这样输出的，这时候我们就可以将上面得到的直流电压信号发送到变频器所在的控制端子。信号一但被接受，变频器就会开始迅速启动，水泵电机会随之转动，同时会跟随音乐频率做出改变，这样我们就完成了所需要的喷泉所产生的花样与优美的音乐完成同步。
我们一般在主题公园、广场中心看到音乐喷泉，现在也有很多音乐喷泉被建造在湖中，这样的设计也使美观效果得到了提升。一个完整的喷泉控制系统我们需要配电屏、水泵、变频器、音响以及灯光等等，总装机容量一般会达到数千kW，但是喷泉系统的工作是间歇变化的，所以极短时间的电压干扰和波动会比我们想象中严重的多，而最为明显的将是变频器所控制的水泵电机，它的高频电流变化将产生巨大的影响，所以我们在音乐喷泉的控制系统中采用的工作方式是上位机和下位机。安装在控制机房内（机房必须远离设备）的上位机来实现操作的控制，这样有利于我们监视和控制，所以对于机房，我们一般选择那些可以直接看到喷泉全景的地点。工控机、PLC以及单片机都可以作为下位机使用，如果我们综合性能价格比、工作环境和抗干扰能力的话，
系列的 PLC 我觉得可编程控制器PLC更适合作为我们的选择，我们采用的是三菱 FX
2N
做操作系统，利用上述原理将两者结合，形成美妙的音乐喷泉。
2.3 喷泉的控制要求
在设计期间，我制定了如下任务：
（1）花样喷泉设计方案。
（2）完成PLC型号的选择、PLC的网络设计和软件编制。
（3）花样喷泉I/O分配、开关量输出模块的选择、模拟量I／O模块的选择、特殊功能模块的选择和系统I/O分配表。
（4）PLC外部接线图、喷泉控制过程模拟、软件设计、喷泉控制流程图。
选择开关和单步/连续开关决定了花式喷泉的两种工作方式：当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花式选择开关设定方式，完成一个循环。
花式选择开关决定了是喷泉的喷泉的花式，现考虑四种喷水花样：
1）花式选择开关在位置1时，启动按钮按下后，4号喷头喷水，延时2秒，3号喷水，再延时2秒，2号喷水，延时2秒，1号喷水。18秒后，如果为单步工作方式，则停下来，在连续工作方式的前提下，喷泉则会继续循环。运行流程图如下图：
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图2-2 花样1流程图
2）花式选择开关在位置2时，启动按钮按下后，1号喷头喷水，延时2秒，2号喷水，再延时2秒，3号喷水，延时2秒，4号喷水。20秒后，如果为单步工作方式，则停下来，在连续工作方式的前提下，喷泉则会继续循环。运行流程图如下图：
图2-3 花样2流程图
3）花式选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1.3号喷头同时喷水，延时3秒，2、4号同时喷水，1、3号停止，如此交替运行15秒后，四组喷头全喷水，30秒后，如果为单步工作方式，则停下来，在连续工作方式的前提下，喷泉则会继续循环。
系统控制方案的确定
运行流程图如下图：
图2-3 花样3流程图
4）花式选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1-2-3-4的顺序，一次间隔2秒喷水，然后一起喷水，30秒后按照1-2-3-4的顺序，分别延时2秒，依次停止喷水，再经1秒延时，按照4-3-2-1的顺序，依次间隔2秒喷水，然后一起喷水，30秒后停止。如果为单步工作方式，则停下来，在连续工作方式的前提下，喷泉则会继续循环。运行流程图如下图：
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图2-4 花样4流程图
2.4 本章小结
在该章节中，我们重点讲述了我们对于花样喷泉的设计，对比了一些设计的方案,对其中的优缺点进行了比较，之后做出了设计要求的选择，综合我们对于喷泉的花样的设计要求，将此设计于其中，这样可以设计出美观的花样喷泉。
花样喷泉的硬件设计
第3章花样喷泉的硬件设计
3.1 硬件的选择
3.1.1 PLC的概述
可编程控制器（Programmable Controller）,简称PLC。PLC是用于工业线程的电控制器。PLC源于继电器控制，但是又基于电子计算机。它通过运行储存在其内存中的程序，把输入电路的物理过程所得到的输入信息，转换成所要求的输出信息，然后通过输出电路的物理过程来实现对负载的控制。
PLC所基于的是电子计算机，并非等同于普通计算机。普通计算机进行输入输出信息交换式，大多只考虑信息的本省，而信息的输入输出过程一般不考虑。但是PLC就会考虑信息输入输出的可靠性、实时性，以及信息的实际使用。特别要考虑怎么适应于工作环境，比如需要便于安装，便于维修以及抗干扰等问题，PLC实现了控制的两个基本要点：输入输出信息的变换及可靠的物理实现。当然，PLC可以通过它的外部设备或者通信接口与外界进行信息的交换。它的功能要比继电器控制装置要多很多，同时强很多。
PLC拥有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，拥有的大存储量的内存，而他的监控系统也相当可靠，因而它具有如下基本的功能：
（1）逻辑处理的功能;
（2）数据运算的功能；
（3）高速计数的功能；
（4）联网通信的功能；
（5）中断处理的功能（可以实现各种内外中断）；
（6）准确定时的功能；
（7）程序和数据存储的功能；
（8）自检测和自诊断的功能；
PLC的丰富功能，是传统的继电控制电路所无法比拟的，也为PLC提供了广泛的应用，为自动化行业的远程化、信息化以及智能化创造了条件。
3.1.2 PLC的选择方案
（1）对于输入和输出点的选择
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盲目的选择输入输出点数过多的机型会造成浪费，所以我们应该先弄清系统的I/O 总点数，再根据我们的实际需要使用来确定PLC的点数，选择点数时应按照实际所需点数的15%-20%留出备用量，这样可以为系统的改造留下余地。
（2）对I/O响应时间的选择
输入电路的延迟、输出电路的延迟，当然，扫描工作方式也会引起时间的延迟（一般是2-3个所扫描的周期）等。当然，由于一些系统是由开关量控制的，PLC的响应时间正常情况下都不会产生过大的影响，所以PLC对于I/O的响应时间的选择时，我们可以不考虑I/O响应的问题，但有些系统是由模拟量控制量，特别是闭环系统，我们就必须去考虑这个问题了。
（3）对于存储容量的选择
我们需要对用户存储容量做出粗略的估算。
（4）对于PLC结构形式的选择
在相同功能和相同I/O点数的情况之下，整体式的PLC的价格要比模块式底，到那时模块式拥有扩展灵活、维修方便和容易判断故障灯优点，所以我们要按照实际需来选择PLC的结构模块。
系列PLC,这种PLC功能强大，控制能力好，同在此次设计中，我们采用了三菱FX
2N
时性价比也比较高。
图3-1三菱FX2N-32MR PLC
花样喷泉的硬件设计
3.1.3 水泵的选择方案
水泵的种类可以根据不同的需要进行分类：比如卧式水泵和潜水泵，我们需要根据水泵的扬程、流量、使用的场合以及对比性价比来选择自己所需要的是泵。
根据本文的设计要求，我们采用潜水泵，因为潜水泵是放置在水下的，所以不再需要泵房，这样可以有效降低工程的造价。同时潜水泵具有能耗低、体积小、重量轻、不需要灌引水、使用维护及管理方便，并且达到了节约水资源的目的，具有卧式水泵所不具有的很多优点，可以适应花样喷泉的喷水要求。
在此次设计中，我们采用了上海申一水泵制造有限公司生产的QY型油浸式潜水泵。QU型油浸式潜水电泵是由充油式潜水电机与离心式水泵同轴联接组合。这符合JB/TB092-1996标准规定，产品取得了全国生产许可证，经过了三十多年的不断改进和完善，广泛应用与农业灌溉、水景喷泉、鱼塘增氧、工矿排水、水产养殖以及防洪排涝等领域。具有泵电一体，结构紧凑；双端密封，电器保护；设计合理，性能游廊；无需引水，使用简便等特点。水泵的使用条件是泵水深度不超过5米；水温不能超过±40度；PH值也应该在5-9之间，因此，很适合本次设计的要求。
图3-2 QY系列油浸式潜水电泵
3.1.4 喷头的选择
喷泉的喷头可分为可调节直流喷头、集束喷头、旋转喷头、涌泉喷头等等，种类
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繁多，而喷出的水型也各不相同。
在此次设计的喷泉中，第4组位于喷泉的中央位置，我们选取能喷出雄壮而且喷射高度高的直上喷头。直上喷头是在同一个配水室上安装多角度直射喷嘴，这样喷嘴规格相同时，喷出的水姿雄壮笔直、粗狂美观；这样喷嘴规格不完全相同时，大小喷嘴布设得当，喷出的水姿粗壮有力、层次分明、主题突出、是大型喷泉中心必备的主要喷头，这样的喷头也被称为中心喷头，可调节射流的方向。
图3-3 直上喷头实物图及安装简图
第3组位于喷泉的第二层，所以喷出的水柱应该比第一组所喷出的水柱稍微细些，同时喷出的水柱也要低一些，在这一层，我们选用了可调直流喷头。这种直流喷头在各种场合的喷水池中运用广泛，同时也是音乐喷泉的必备喷头，这种喷头装有球形接头，可以沿垂直方向15度进行调节，可调直流喷头可以组合各种不同形状的喷射效果，喷射的高低和角度的变化，可以根据水池形状大小决定。
花样喷泉的硬件设计
图3-4 可调直流喷头实物图及安装简图
第2组位于喷泉的第三层，要求喷头比第3组喷头喷射高度略低，比第1组略高，所以喷射的水柱比第3组喷射的水柱略粗壮，挺拔，所以我们选择了树冰形喷头。树冰形喷头喷水时外观效果庞大丰满，粗壮挺拔，抗风能力强。喷头安装在导流筒上端与水面齐平，喷水时能将池水带出，形成粗大壮观的水柱。
图3-5 树冰形喷头实物图及安装简图
第1组位于喷泉的最外侧，水柱所喷高度应该是最低的，水量应该较大，所喷水柱应该比较灵活，我们选用涌泉喷头。涌泉喷头也是加气喷头的一种，又称为鼓泡喷头、珍珠喷头。喷水时能将气吸入，使水姿形成充满空气的白色水丘，水沫轻溅，古朴灵动。加气喷托采用射流泵的原理，喷水时将空气吸入，以少量的水长生丰满的射
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流，喷出的水柱呈现白色不透明状，反光效果好。
图3-6 涌泉喷头实物图及安装简图
3.1.5 电机与变频器的选择
经过查阅资料，我发现一般的音乐喷泉的功率并不大，一般不会超过7.5KM ，所以我们选择了三菱SF-JR-7.5KW 型号的电机，我们需要使用到4组电机，通过四组电机控制四组的喷头来实现喷水花样的变化。而变频器，我们选择了三菱FR-S520（S ）E 型号的变频调速器。如下图，是系统的电动机与变频器的连接图。我们在后面的附录给出变频器的接线图。
图3-7 系统变频器与顶级接线图
L1
L2
L3
花样喷泉的硬件设计
3.1.6 电磁阀的选择
电磁阀拥有密闭的腔，在不同的位置开有通孔，每个孔通往不同的水管，腔的中间就是阀，它的两面是两块电磁铁，哪一面的磁铁线圈通电，电阀体就会被吸引到哪边，所以我们可以通过控制阀体的移动来挡住或者空出不同的排水的孔，而且进水的孔是敞开的，液压水就能进入不同的排水管，之后通过水压来推动水刚的活塞，通过控制电磁阀的电流控制机械运动，
我们一般常用的电磁阀有：球阀、蝶阀、闸阀、止回阀、水下液压阀、水下电磁阀、水下数控阀等，而电磁阀在选型中，我们需要注意适用性、可靠性、安全性以及经济性等事项。综上，我们选用了DC-24V 水用电磁阀。
图3-8 水用电磁阀
3.1.7 接触器和固态继电器的选择
花样喷泉需要用到水泵、电磁阀等器件，PLC 按照程序对这些器件进行控制现喷泉的不花样的控制和转换，PLC 的多点控制回路图如下图：
图3-9 PLC 多点控制回路
采用可编程控制器PLC 控制，通过程序软件发出的控制指令信号，以控制相应的“固态继电器”，从而使电磁阀、水泵按照预先编制好的花样来动作，以达到喷泉控制的要求。查阅资料所得数据，我选用了SW1DD-H1-4C 的型号的固体继电器，而接触
高等教育本科毕业论文 基于PLC的花样喷泉设计 考生姓名：准考证号： 专业层次：本科院（系）：机械与动力工程学院指导教师：罗玉龙职称：讲师 二O一0年十二月二十五日
高等教育本科毕业论文 基于PLC的花样喷泉设计 考生姓名： 准考证号： 专业层次：本科 指导教师：罗玉龙 院（系）：机械与动力工程学院二O一0年十二月二十五日
摘要 PLC是一种以微处理器为基础、带有指令存储器和输入输出接口,综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术的新一代工业控制装置。具有使用方便，运行可靠，控制程序段设计简单等优点。针对传统的喷泉控制系统一旦设计好控制电路，就不能随意改变喷水花样及喷水时间等问题，本设计结合西门子 S7-200 可编程控制器设计能适应不同季节、不同场合的喷水要求目的的花样喷泉系统。该花样喷泉控制系统不但实现了自动转换花样喷泉的喷水样式，而且提高了系统的可靠性和安全性，具有一定的工程应用和推广价值。 关键词：PLC；花样喷泉；控制系统
The pattern design based on PLC fountain ABSTRACT PLC is a microprocessor-based, with instruction memory and input-output interface, a combination of micro-electronic technology, computer technology, automation technology, communications technology, a new generation of industrial control devices It is easy to use, reliable operation and control procedures designed to be simple.According to the traditional fountain control system design control circuit, if cannot change pattern and spray water, time, etc. This design with Siemens S7-200 PLC design can adapt different season, the different requirements of the water fountain system designs purpose. This figure fountain control system not only realizes the automatic conversion pattern of the fountain of the water, and improve the system of style, the reliability and safety of engineering application and dissemination value. Key words: PLC control, pattern fountain system
毕业设计（论文） 题目基于PLC的音乐喷泉 控制系统设计 专业电气工程及其自动化 班级 11电气2班 学生张军（20113264 ） 指导教师李林 职称工程师 高科学院 2015 年
摘要 摘要 音乐喷泉是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物，它集合声、光、色、形于一体，并产生千变万化的水景。随着可编程控制器的迅速发展，音乐喷泉对控制系统的要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需要用可编程控制器来实现。 本课题结合任务书的要求，以音乐喷泉为研究对象，采用三菱PLC作为喷泉的控制器。设计的控制方式有两种：一种是固定程序运行方式。是按事先设计好的步骤一步一步进行，循环执行。另一种控制方式是通过音乐控制喷泉。是通过PLC的中断程序采集播放音乐的音频信号，PLC对采集的音频信号进行标准化算法，将运算的数据转换成模拟量，通过模拟量输出口输出去控制变频器的输出频率，从而控制水泵转速，达到控制喷泉水柱的高低跟随音乐强弱的变化。 本次设计对音乐喷泉控制系统的总体功能进行了分析，并且对可编程控制技术、变频控制技术的应用、发展趋势作了简要介绍，以及音乐喷泉控制总体设计方案、电气系统的整体设计和PLC程序设计思路、变频参数设置。本次设计改善了音乐喷泉系统的控制品质，提高了音乐喷泉控制系统的稳定性。 关键词：音乐喷泉，控制系统，可编程控制器，变频器
ABSTRACT ABSTRACT In recent years, music fountain is the emergence of a garden building combined with a fancy watch a product, its collection of sound, light, color, shape, and generates kaleidoscope waterscape. Along with the rapid development of the programmable controller, music fountain is becoming more and higher to the requirement of control system; make more and more need to use PLC to realize control part. This topic combined with the requirements of the specification, with music fountain as the research object; adopt Mitsubishi PLC as the controller of the fountain model. Design of the control method has two kinds: one is fixed program operation mode. According to design a good steps in advance step by step, execution cycles. Another way of control is through the music fountain control. By PLC interrupt program audio signal collection and play music, audio signal of PLC to standardize algorithm, the algorithm of data into analog and output by analog output to control the output frequency of frequency converter, so as to control water pump speed, to control the fountain water column height to follow music strength changes. The design of music fountain control system's overall function is analyzed, and the programmable control technology, the application of variable frequency control technology, the development trends are briefly introduced, as well as the music fountain control overall design, the overall design of the electric system and PLC program design and parameter setting of inverter. This design improves the music fountain system control quality; improve the stability of music fountain control system. KEY WORDS: Musical fountain，Control system，PLC，frequency
基于PLC的花样喷泉设计 指导教师：zja 2008级电气自动化专业学号201111957姓名 qianqian 摘要 针对传统的喷泉控制系统一旦设计好控制电路，就不能随意改变喷水花样及喷水时间等问题，本设计结合西门子S7-200可编程控制器设计能适应不同季节、不同场合的喷水要求目的的花样喷泉系统。该花样喷泉控制系统不但实现了自动转换花样喷泉的喷水样式，而且提高了系统的可靠性和安全性，具有一定的工程应用和推广价值。 关键词：PLC；花样喷泉；控制系统
The pattern design based on PLC fountain Tutor: Guilin Liu Professional Electrical automation 2008 No.200811957 Name：Qianqian Cao Abstract According to the traditional fountain control system design control circuit, if cannot change pattern and spray water, time, etc.This design with Siemens S7-200 PLC design can adapt different season, the different requirements of the water fountain system designs purpose.This figure fountain control system not only realizes the automatic conversion pattern of the fountain of the water, and improve the system of style, the reliability and safety of engineering application and dissemination value. Key words: PLC control, pattern fountain system
- 学院：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 课程名称：花式喷泉的PLC控制设计 指导教师：刘芳梅 学生学号：华进049 段石磊096 付成028
1喷泉介绍 常见的几种花样喷泉 随着时代的发展，科技水平的提高，城市的喷泉设备已经十分先进，各种音乐喷泉、程控喷泉、激光喷泉已经层出不穷，变化多端。规模可大可小，射程可高可低，喷出的水，大者如珠，细者如雾，变化万千，引人入胜。喷泉，使静水变为动水，使水也有了灵魂，又辅之以各种灯光效果，使水体具有丰富多彩的形态，可以缓冲、软化城市中“凝固的建筑物”和硬质的地面，以增加城市环境的生机，有益与身心健康并能满足视觉艺术的需要。大型城市广场中的人工动态喷泉，也多来自自然的种种水态，如瀑布、水帘、溢流、溪流、壁泉等，随着科学技术的发展进步，各种喷泉真是花样翻新、层出不穷，几乎达到了人们随心所欲创造各种晶莹剔透、绚丽多姿动态水景的程度。喷泉在当今时代，已经形成了一道独特的人文景观。下面是一些我们日常生活中常见的喷泉： 音乐喷泉是音乐和喷泉的结合，音乐是喷泉的主题，喷泉是音乐内涵的表达，如图1-1 图1-1音乐喷泉 程控喷泉是按照预先编辑的程序定时变换喷水造型，如图1-2。 图1-2程控喷泉 跑动喷泉是按照时序控制喷水，构成各种跑动、跳动、波动等形态，变化多端，如图1-3 图1-3跑动喷泉
可是用单片机通过可控硅作为功率开头元件实现花样喷泉时存在下面的缺点： 1、需要较多的保护电路；2、程序的增减不灵活；3、抗干扰能力差； 4、功率因数低。 而采用PLC能有效的解决这些问题，同时PLC具有较强的自诊断功能，能迅速方便检查出故障，缩短检修时间，确保控制系统的可靠性，稳定性。 花样喷泉的动作状态 1.按下启动按钮，喷泉开始工作；按下停止按钮，喷泉停止工作； 2.喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定； 3.当单步/连续开关在单步位置时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环； 4.花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样，考虑以下4种喷水花样： 花样选择开关在位置1时，按下启动按钮后，4号喷头喷水，延时2s后，3号喷头喷水，在延时2s后，2号喷头喷水，又延时2s后，1号喷头喷水。18s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置2时，按下启动按钮后，1号喷头喷水，延时2s后，2号喷头喷水，在延时2s后，3号喷头喷水，又延时2s后，4号喷头喷水。30s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置3时，按下启动按钮后，1号、3号喷头喷水，延时3s后，2号、4号喷头喷水，同时1号、3号喷头停止喷水。如此交替运行15s后，4组喷头全部喷水，30s后，如果为单步工作方式，则停下来；如果连续工作方式，则继续循环下去。 花样选择开关在位置4时，按下启动按钮后，按照1->2->3->4的顺序，依次间隔2s喷水，然后一起喷水。30s后，按照 1->2->3->4的顺序，依次间隔2s停止喷水。在经1s延时，按照4->3->2->1的顺序，依次间隔2s 喷水，然后一起喷水，30s后停止。如果为单步工作方式，则停下来；如果为连续工作方式，则继续循环下去。 2 PLC的研究现状 PLC的应用领域 目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类: 1、开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2、模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都
基于plc的花样喷泉控制系统设计
目录 第一章引言 (3) 1.1课题背景及目的 (3) 1.2本次课程设计任务及要求 (3) 第二章控制方案的选择 (4) 第四章I/O分配表 (5) 第五章PLC硬件连接图 (5) 5.1 PLC硬件连接图 (5) 5.2控制电机的接线图 (7) 第六章顺序连接图 (7) 第七章调试过程及说明 (10) 第八章结束语 (10) 第九章参考文献 (11) 第十章附录 (12) 附录1 控制面板设计 (12) 附录2 梯形图 (12) 附录3 指令表 (21)
第一章引言 1.1课题背景及目的 课程设计在整个教学过程中，是一个非常重要的实践性教学环节，尤其在掌握机电传动控制技术时，仅仅了解工作原理和控制的指令系统是远远不够的。为最大限度的满足生产工艺和机械设备的要求，就需要结合机电传动控制和应用技术的特点，进行初步的工程训练。 在许多休闲广场、景区或游乐场所里,人们经常看到喷泉按一定的规律喷水,景色迷人;若在夜晚配上各种颜色的灯光显示,则更加绚丽多彩.本次课程设计就是通过设计花样式喷泉以机电传动控制课程设计为载体的主要目的，是通过对喷泉简单的自动化控制、简单的工艺过程的调查研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行基本的原理设计、工艺设计和操作设计，使学生在课程设计的全过程中，进一步明确设计任务中的各项要求，建立课程设计工作的整体概念，从工程环境、实现手段和操作方式的各个环节入手来设计控制程系统，通过不断的调试和完善软硬件设计，最终能够满足这些要求。 课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行多方面能力的培养和提高，为毕业设计以及毕业后的工作能力打下良好的基础。 1.2本次课程设计任务及要求 某广场的喷泉如图所示，4号为中间喷头，3号为内环状喷头，2号为1次外环状喷头，1号为外环装喷头。
《电气控制与可编程控制技术》 课程设计 （2009级本科） 系（部）院：物理与机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 作者姓名： 指导教师：职称：副教授 完成日期：2012 年12 月14 日
课程设计任务书
目录 一、引言 (1) 二、设计目的 (1) 三、设计任务及要求 (1) 3.1 设计要求： (1) 3.2 设计任务： (2) 四PLC的选型 (3) 4.1 PLC的选型原则 (3) 4.2 PLC选型 (4) 五、硬件设计 (4) 5.1设计步骤： (4) 5.2 PLC的I\O分配表 (4) 5.3 控制面板图 (5) 5.4系统I/O口接图 (6) 六控制程序设计 (7) 6.1控制程序流程图设计 (7) 6.2 程序说明 (7) 6.3 程序梯形图 (7) 七系统仿真与调试 (11) 7.1仿真及调试的步骤 (11) 7.2 过程演示 (11) 八总结 (14)
九参考文献 (15)
一、引言 在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。利用PLC 控制喷泉喷水方式，产生各样的样式。在系统的硬件组成以及软件的实现，通过PLC 控制电磁阀开关来决定喷水的效果，供人们休闲、观赏。 自动喷泉控制的实现方法很多，本设计题目为基于可编程控制器（PLC ）的喷泉控制系统，用PLC 进行控制不仅能够进行多种水型切换，而且能将各种水型、灯光按预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行控制程序发出控制信号，使水型、等过实现多姿多彩的变化。通过上位机（PC ）与PLC 之间的通讯来监控喷泉的状态与效果，进而控制电动机，以达到顺利实现工业控制的要求及目的，同时还要达到低功耗、高性价比、运行可靠等基本要求。 二、设计目的 通过对自动喷泉PC －PLC 控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用PC 对PLC 工作状况进行监控的方法。 三、设计任务及要求 3.1 设计要求： 有16个彩灯代表16个喷头，有4个选择按钮，如下图1-1所示。采用S7-200PLC 进行控制，实现四种以上的自动喷泉花样。 彩 灯 按钮 SB1SB2SB3SB4
第一章绪论 课题研究背景 随着城市化进程的加速，花式喷泉可以在人们周围随处可见。比如广场，大厦，小区等。花式喷泉是人造小气候，在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用；也为水体充氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。 花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的控制系统息息相关。花式喷泉可以根据自己的设计，设计出各种各样的花样，加上灯光，能给人有种不错的视觉享受。 1969年美国数字设备公司（dec）研制书上世间第一台可编程控制器，并成功地应用在美国（gm）的生产线上。但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称plc(programmablc logic controller)。 1985年国际电子委员会（iec）对plc的定义如下： Plc是自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱（plc、robot、cad/cam）的首位。可编程控制器，简称plc。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有1.可靠性高、抗干扰能力强2.设计、安装容易3.维修工作量少4.功能强、通用性好5.开发周期短、成功率高6.体积小、重量轻、功耗底等特点。具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为工业生产自动化的支柱产品。与继电——触发器系统相比系统更加可靠;价格上能与继电——接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维修、维护；能直接推动电磁阀、接触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构。 因此，进行花式喷泉的plc控制系统的设计，可以推动喷泉行业的发展，
安徽机电职业技术学院 基于PLC控制的花样喷泉 毕业生姓名： 指导教师、职称： 学号： 专业名称：生产过程自动化技术
目录 目录 (1) 引言.......................................................................................... 错误！未定义书签。 一. PLC 概述............................................................................. 错误！未定义书签。 1.1 PLC 的产生................................................................... 错误！未定义书签。 1.2 PLC 的结构................................................................... 错误！未定义书签。 1.3 PLC 的应用领域............................................................ 错误！未定义书签。 1.3.1 开关量的逻辑控制............................................... 错误！未定义书签。 1.3.2 模拟量控制 (3) 1.3.3 运动控制............................................................. 错误！未定义书签。 1.3.4 过程控制 (4) 1.3.5 数据处理............................................................. 错误！未定义书签。 1.3.6 通信及联网 (5) 1.4 PLC 的应用特点 (5) 1.4.1 可靠性高 (5) 二、概述及设计目的 (7) 2.1 概述 (7) 2.2 设计目的 (7) 2.3 研究思路和方法 (8) 三、花样喷泉系统的设计 (9) 3.1 PLC 型号的选择 (9) 3.1.1 合理的结构型式 (9) 3.1.2 安装方式的选择 (9) 3.1.3 相应的功能要求 (10) 3.1.4 响应速度要求 (10) 3.1.5 系统可靠性的要求 (10) 3.1.6 机型尽量统一 (11) 四、PLC 的工作原理 (12) 4.1 扫描技术 (12) 4.2 输入采样阶段 (12) 4.3 用户程序执行阶段 (12) 4.4 输出刷新阶段 (13) 五、花样喷泉I/O 分配表及程序设计 (14) 5.1 I/O 分配表 (14) 5.2 程序初始化 (15)
基于PLC的花样喷泉控制系统设计
基于PLC的花样喷泉设计 摘要 针对传统的喷泉控制系统一旦设计好控制电路，就不能随意改变喷水花样及喷水时间等问题，本设计结合西门子S7-200 可编程控制器设计能适应不同季节、不同场合的喷水要求目的的花样喷泉系统。花样喷泉控制系统的主要任务就是改变喷泉的喷水样式，以达到有规律的改变喷泉喷水样式的目的。按下启动按钮，喷泉装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。喷泉工作方式由花样选择开关和单步∕连续开关决定。当单步∕连续开关选择单步时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环；当单步∕连续开关选择连续时，喷泉按照花样选择开关设定的方式，运行多个循环，直至按下停止按钮。花样循环方式选择开关用于选择喷泉的喷水花样，本文设计四种喷水花样循环。PLC控制系统体积小、功能强、可靠性高，且具有较大的灵活性和可扩展性的特点。用PLC花样喷泉控制系统，不但实现了自动转换花样喷泉的喷水样式，提高了系统的可靠性和安全性，而且，美化了我们的生活环境，使我们的生活环境更加安逸、舒适。因此PLC控制系统具有一定的工程应用和推广价值。 关键词：喷泉，PLC控制，花样喷泉系统
The pattern design based on PLC fountain Abstract In traditional fountain control system design good control circuit, once can't change pattern and water spraying time such issues, the design with Siemens s7-200 PLC design can adapt to different season , different occasions of hydraulic requirements the pattern of the fountain system purpose. Figure fountain control system is the main task of the change of style, water fountain in order to achieve regular change of the water fountain style purpose. Press the start button, and fountains device started to work, and press the stop button, fountain control device to stop working. Work by pattern choice fountain way switch and a single step/continuous switch decision. When a single step/continuous switch choose single step, fountain can
《电气控制技术》课程设计说明书自动喷泉PLC控制系统设计 学院：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师：职称 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 完成时间：
湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书 学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化
1 绪论 1.1课题研究背景 随着城市化进程的加速，花式喷泉可以在人们周围随处可见。比如广场，大厦，小区等。花式喷泉是人造小气候，在炎热的夏日可以起到增湿和降温的作用；也为水体充氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。 花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的控制系统息息相关。花式喷泉可以根据自己的设计，设计出各种各样的花样，加上灯光，能给人有种不错的视觉享受。 1985年国际电子委员会（iec）对plc的定义如下： Plc是自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱（plc、robot、cad/cam）的首位。可编程控制器，简称plc。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有1.可靠性高、抗干扰能力强2.设计、安装容易3.维修工作量少4.功能强、通用性好5.开发周期短、成功率高6.体积小、重量轻、功耗底等特点。具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为工业生产自动化的支柱产品。与继电——触发器系统相比系统更加可靠;价格上能与继电——接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维修、维护；能直接推动电磁阀、接触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构。 因此，进行花式喷泉的plc控制系统的设计，可以推动喷泉行业的发展，扩大plc在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。 1.2课题设计的目的和意义 随着我国经济的高速发展，微电子技术，计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入个崭新的时代，其应用越来越广。而随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚，环境越来越重要，好的环境能使心身愉快，做事效率提高。其中喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子，有益于改善社区面貌和增进居民身心健康。
第1章控制工艺分析 1.1系统描述及控制要求 在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。利用PLC控制喷泉喷水方式，产生各样的样式。在系统的硬件组成以及软件的实现，通过PLC控制电磁阀开关来决定喷水的效果，供人们休闲、观赏。 自动喷泉控制的实现方法很多，本设计题目为基于可编程控制器（PLC）的喷泉控制系统，用PLC进行控制不仅能够进行多种水型切换，而且能将各种水型、灯光按预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行控制程序发出控制信号，使水型、等过实现多姿多彩的变化。通过上位机（PC）与PLC之间的通讯来监控喷泉的状态与效果，进而控制电动机，以达到顺利实现工业控制的要求及目的，同时还要达到低功耗、高性价比、运行可靠等基本要求。 基于以上要求，本系统应具有以下功能 喷泉一： ①按下启动按钮X0，再按下K1按钮选择花样喷泉1模式 ② 6号喷头先喷，1s后11号喷 ③ 1s后7号喷，1s后10号喷喷 ④同时喷5s后，6、7、10、11都停 ⑤重复循环②--④步骤 喷泉二： ①按下K2选择花样喷泉2模式 ② 3号喷头先喷，2s后12号喷 ③ 2s后14号喷头喷，2s后5号喷 ④ 3、12、14、5同时喷10s ⑤重复循环②--④步骤 喷泉三： ①按下K3选择花样喷泉3模式 ② 2、8、15、9同时先喷10s ③再1s后一次间隔1s停 ④重复循环②--③步骤
喷泉四： ①按下K4选择花样喷泉4模式 ② 1、4、16、13同时喷 ③ 1分钟后同时停 ④重复循环②--③步骤 1.2 喷泉示意图 图1-1 喷泉示意图 1.3 喷泉控制的方案论证 喷泉控制系统可以由单片机、工控机和PLC等多种方式实现，通过依次对其进行可行性分析可以确定适用于本系统的最佳方案。 单片机控制系统：是把微型计算机的各部件——中央处理器、存储器、输入输出接口电路、定时器、计数器等制作在一块集成电路芯片上，构成一个完整的微型计算机。由于单片机需要附属很多的外围电路，对电路的设计水平要求很高，否则变很可能降低系统的稳定性。而且小规模的制作会增加成本，所以单片机控制系统不是最佳方案。 工控机控制系统：由于喷泉控制系统的环境相对工业控制环境要好的多，而且喷泉控制系统对连续长时间工作的能力要求不高，用工控机设计喷泉控制系统实属大材小用。而且工控机的价格较通层次的PC要高，这样就更增加了系统的成本，降低了整体的性价比。
基于PLC的花样喷泉设计 针对传统的喷泉控制系统一旦设计好控制电路，就不能随意改变喷水花样及喷水时间等问题，本设计结合西门子S7-200可编程控制器设计能适应不同季节、不同场合的喷水要求目的的花样喷泉系统。该花样喷泉控制系统不但实现了自动转换花样喷泉的喷水样式，而且提高了系统的可靠性和安全性，具有一定的工程应用和推广价值。
目录
引言 喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化空气美化环境的作用。现代高科技把美妙的音乐、多姿的喷泉造型、五彩缤纷的水下灯光、神奇的激光图文，通过电脑有机的结合在一起，给人以音乐声响、视觉形象、色彩变换三位一体的超自然享受。随着我国人民物质生活水平的不断提高，对于精神生活的要求也在不断提高，为进一步改造环境景观，建设一个喷泉是很有必要的。随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提高，尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势，由于喷泉工程中采用了大量的高新技术，从而使喷泉效果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。 本次的毕业设计是一个以S7-200PLC控制为核心的花样喷泉控制系统的设计。花样喷泉在PLC的控制之下，喷出各种各样的水柱，给人以一种视觉上美的享受。
第1章PLC简介 1.1可编程序控制器简介 可编程序控制器PC（Programmable Controller）又称可编程序控制器PLC （Programmable Logic Controller），是微机技术与继电器常规控制技术相接合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电器操作维护人员的技能和习惯，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备告诉计数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电－接触控制系统在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通、等行业得到广泛应用。PLC 的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。 1.2PLC的结构 PLC和一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。PLC的硬件系统由微处理器(CPU)、存储器(EPROM，ROM)、输入输出(I/O)部件、电源部件、编程器、I/O扩展单元和其他外围设备组成。各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成。其结构简图如下：
喷泉的PLC控制 学院机电工程学院 专业自动化 姓名 学号
1.系统控制要求 系统要求用两个按钮来控制A、B、C三组喷头工作（通过控制三组喷头的电动机来实现）。系统控制要求具体如下。 当按下启动按钮后，A组喷头先喷5s后停止，然后B、C组喷头同时喷：5s后，B组喷头停止、C组喷头继续喷5s再停止；而后A、B组喷头喷7s，C组喷头在这7s的前2s 内停止，后5s内喷水；接着A、B、C三组喷头同时停止3s，以后重复前述过程。按下停止按钮后，三组喷头同时停止喷水。 下图为A、B、C三组喷头工作时序图 5s 2s 5s A 3s 5s B 10s 5s C 2.确定输入/输出设备，并为其分配合适的I/O端子 输入输出 输入对应PLC端子功能说明输出对应PLC端子功能说明 SB1 X000 启动控制KM1 Y000 驱动A组电动机SB2 X001 停止控制KM2 Y001 驱动B组电动机 KM3 Y002 驱动C组电动机3.绘制喷泉控制线路图
4.编写PLC控制程序 梯形图说明 （1）启动控制 按下启动按钮SB1 X000常开触点闭合辅助继电器M0线圈得电 【1】M0自锁触点闭合，锁定M0线圈供电 【29】M0常开触点闭合，Y000线圈得电KM1线圈得电电动机A运转A组喷头工作 【4】M0常开触点闭合，定时器T0开始5s计时
5s后，定时器T0动作 【29】T0常闭触点断开Y000线圈失电电动机A停转A组喷头停止工作【35】T0常开触点闭合Y001线圈失电电动机B运转B组喷头工作【41】T0常开触点闭合Y002线圈失电电动机C运转C组喷头工作【9】T0常开触点闭合，定时器T1开始5s计时 5s后，定时器T1动作 【35】T1常闭触点断开Y001线圈失电电动机B停转B组喷头停止工作【13】T1常开触点闭合，定时器T2开始5s计时 5s后，定时器T2动作 【31】T2常开触点闭合Y000线圈得电电动机A运转A组喷头开始工作【37】T2常开触点闭合Y001线圈得电电动机B运转B组喷头开始工作【41】T2常闭触点断开Y002线圈失电电动机C停转A组喷头停止工作【17】T2常开触点闭合，定时器T3开始2s计时 2s后，定时器T3动作 【43】T3常开触点闭合Y002线圈得电电动机C运转C组喷头开始工作【21】T3常开触点闭合，定时器T4开始5s计时 5s后，定时器T4动作 【31】T4常闭触点断开Y000线圈失电电动机A停转A组喷头停止工作【37】T4常闭触点断开线圈失电电动机B停转B组喷头停止工作【43】T4常闭触点断开Y002线圈失电电动机C停转C组喷头停止工作【25】T4常开触点闭合，定时器T5开始3s计时 3s后，定时器T5动作【4】T5常闭触点断开定时器T0复位 【29】T0常闭触点闭合Y000线圈得电电动机A运转 【35】T0常开触点断开 【41】T0常开触点断开 【9】T0常开触点断开定时器T1复位，T1所有触点复位，其中【13】T1常开触点断开使定时器T2复位定时器T2复位，T2所有触点复位，其中【17】T2常开触点断开使定时器T3复位定时器T3复位，T3所有触点复位，其中【21】T3常开触点断开使定时器T4复位定时器T4复位，T4所有触点复位，其中【25】T4常开触点断开使定时器T5复位【4】定时器T5常闭触点闭合，定时器T0开始5s计时，以后会重复前面的工作过程。
基于PLC得花样喷泉控制系统设计
基于PLC得花样喷泉设计 摘要 针对传统得喷泉控制系统一旦设计好控制电路,就不能随意改变喷水花样及喷水时间等问题,本设计结合西门子S7-200可编程控制器设计能适应不同季节、不同场合得喷水要求目得得花样喷泉系统。花样喷泉控制系统得主要任务就就是改变喷泉得喷水样式,以达到有规律得改变喷泉喷水样式得目得。按下启动按钮,喷泉装置开始工作,按下停止按钮,喷泉控制装置停止工作。喷泉工作方式由花样选择开关与单步∕连续开关决定。当单步∕连续开关选择单步时,喷泉只能按照花样选择开关设定得方式,运行一个循环;当单步∕连续开关选择连续时,喷泉按照花样选择开关设定得方式,运行多个循环,直至按下停止按钮。花样循环方式选择开关用于选择喷泉得喷水花样,本文设计四种喷水花样循环。PLC控制系统体积小、功能强、可靠性高,且具有较大得灵活性与可扩展性得特点。用PLC 花样喷泉控制系统,不但实现了自动转换花样喷泉得喷水样式,提高了系统得可靠性与安全性,而且,美化了我们得生活环境,使我们得生活环境更加安逸、舒适。因此PLC控制系统具有一定得工程应用与推广价值。 关键词:喷泉,PLC控制,花样喷泉系统 The pattern design based on PLC fountain Abstract In traditional fountain control system design good control circuit, once can't change pattern and water spraying time such issues, the design with Siemens s7-200 PLC design can adapt to different season , different occasions of hydraulic requirements the pattern of the fountain system purpose、Figure fountain control system is the main task of the change of style, water fountain in order to achieve regular change of the water fountain style purpose、Press the start button, and fountains device started to work, and press the stop button, fountain control device to stop working、Work by pattern choice fountain way switch and a single step/continuous switch decision、When a single step/continuous switch choose single step, fountain can only choose switch is set according to the pattern, run a cycle way; When a single step/continuous switch choice, according to the pattern for fountain switch selector way, operation DuoGe circulation, press the stop button until、Figure cycle way choice to select a fountain of hydraulic switch pattern, the paper presents the design of four kinds of water spray pattern cycle、PLC control system small volume and powerful function, high reliability, and has a greater flexibility and
电气控制技术 课程设计 题目: 自动喷泉的控制系统设计院系名称：电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师：
目录 1系统概述 (1) 1.1设计的目的 (1) 1.2设计内容 (1) 1.3实现的目标 (1) 2方案论证 (2) 2.1方案比较 (2) 2.2方案选择 (4) 3硬件设计 (5) 3.1系统的原理框图 (5) 3.2主电路 (5) 3.3 I/O分配 (6) 3.4 I/O接线图 (7) 3.5元器件选型 (8) 4软件设计 (10) 4.1主流程 (10) 4.2梯形图 (11) 5系统调试 (13) 设计心得 (18) 参考文献 (18) 附录1元件清单 (19) 附录二语句表 (20)
1系统概述 1.1设计的目的 通过对自动喷泉PLC控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握PLC工作状况进行监控的方法. 1.2设计内容 有16个阀门（喷头），有4个选择按钮，如下图所示。实现四种以上的自动喷泉花样 主要内容包括： 1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有启动/停止按钮； 3. 实现四种以上的自动喷泉花样控制；（自己定义） 5. 程序结构与控制功能自行创新设计； 6. 进行系统调试，实现自动喷泉的控制要求。 7. 电机3KW,380V 1.3实现的目标 按照设计要求有16个彩灯代表16个喷头，有4个选择按钮，实现四种以上的自动喷泉花样，4个选择按钮分别控制4种喷泉花样，同时四种喷泉花样应该相互独